XPM_CDC_PULSE

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前言

本期介绍第六个Xilinx FPGA跨时钟域原语XPM_CDC_PULSE

一、Introduction

• 脉冲同步：这个宏用于将一个脉冲信号从源时钟域同步到目标时钟域。脉冲是一种短暂的信号，只有在源时钟域正确启动时，才能在目标时钟域生成一个周期的脉冲信号。

• 脉冲大小：无论源时钟域中的脉冲大小如何（脉冲的持续时间），在目标时钟域中最终生成的脉冲总是目标时钟的一个周期。也就是说，这个宏将源时钟域中的脉冲 "压缩" 为目标时钟域中的一个单周期脉冲。

• 采样要求：为了确保正确操作，输入脉冲信号必须被目标时钟域采样两次或更多次。这通常通过多级寄存器来实现，用于消除时钟域之间的不确定性，避免亚稳态现象。

• 寄存器阶段：可以定义用于同步的寄存器级数，类似于标准的 CDC 同步机制。更多的寄存器级数可以提供更高的稳定性，但会带来额外的延迟。

• 复位信号：该宏支持可选的源和目标复位信号，能够在必要时复位脉冲传输逻辑，确保整个传输链在启动或复位时处于已知状态。

• 脉冲输入间隔：在源时钟域中，任何两个连续脉冲信号之间必须有一个最小的时间间隔。这个间隔的最小值为 2×max(src_clk period,dest_clk period)

• 生成目标脉冲：确保在每个 src_pulse 的上升沿都能生成一个等于一个目标时钟周期（dest_clk period）的脉冲。这意味着脉冲的同步过程是可靠的，不会出现丢失或错误的脉冲。

• 保证稳定性：这个最小间隔的要求有助于防止亚稳态现象的发生，并确保每个脉冲能够被目标时钟域正确采样和处理。

• 同时复位：这两个复位信号必须同时被激活（asserted），以确保逻辑电路的同步复位。

• 持续时间要求：复位信号需要保持激活状态的最小时间为：

  ((DEST_SYNC_FF+2)×dest_clk_period)+(2×src_clk_period)

二、使用方法

module xpm_test(
input         dest_clk    ,
input         dest_rst    ,
input         src_clk     ,
input         src_pulse   ,
input         src_rst     ,
output        dest_pulse   
    ); 
    
   xpm_cdc_pulse #(
      .DEST_SYNC_FF(2),   // DECIMAL; range: 2-10
      .INIT_SYNC_FF(1),   // DECIMAL; 0=disable simulation init values, 1=enable simulation init values
      .REG_OUTPUT  (0),     // DECIMAL; 0=disable registered output, 1=enable registered output
      .RST_USED    (1),       // DECIMAL; 0=no reset, 1=implement reset
      .SIM_ASSERT_CHK(0)  // DECIMAL; 0=disable simulation messages, 1=enable simulation messages
   )
   xpm_cdc_pulse_inst (
      .dest_pulse(dest_pulse), 
      .dest_clk  ( dest_clk ),     
      .dest_rst  ( dest_rst ),    
      .src_clk   ( src_clk  ),       
      .src_pulse ( src_pulse),   
      .src_rst   ( src_rst  )
   );

三、仿真

module TB();
    
reg    dest_clk   ;
reg    dest_rst   ;
reg    src_clk    ;
reg    src_pulse  ;
reg    src_rst    ;
wire  dest_puls   ; 


initial begin
dest_clk     = 0;
src_clk      = 0;
dest_rst     = 0;
src_rst      = 0;
src_pulse    = 0;

#100
dest_rst     = 1;
src_rst      = 1;
#100
dest_rst     = 0;
src_rst      = 0;

#100
src_pulse    = 1;
#100 
src_pulse    = 0;

#100
src_pulse    = 1;
#100 
src_pulse    = 0;


end

always #5   dest_clk = ~dest_clk;
always #2.5 src_clk  = ~src_clk;



xpm_test tp0(
.  dest_clk  ( dest_clk  ),
.  dest_rst  ( dest_rst  ),
.  src_clk   ( src_clk   ),
.  src_pulse ( src_pulse ),
.  src_rst   ( src_rst   ),
.  dest_pulse( dest_puls )
    ); 




endmodule

总结

再见